膜反应器中乙二醇乙醚的合成研究

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乙二醇醚是环氧化合物的重要工业衍生物之一,由于其结构中既存在羟基和醚键等亲水基团,又存在烃基亲油基团,所以对水溶性污垢和油溶性污垢都有很好的去污效果,是优良的工业溶剂,在涂料、印刷、染料、清洗剂等方面有着广泛的应用,乙二醇醚类产品中具有代表性的就是乙二醇乙醚,它广泛用作硝化纤维素、合成树脂、油漆的溶剂,皮革工业的着色剂以及涂料纺织工业等,是制造醋酸酯的有机中间体,因此对其研究十分必要。本文在膜反应器中以乙醇与环氧乙烷为原料通过乙氧基化反应来制备乙二醇乙醚,考察了几种不同催化剂的催化性能以及反应条件的影响,具体研究内容如下:以5A分子筛为载体,通过等体积浸渍法浸渍活性组分KOH,制备了负载量为2%~31.2%的七种不同负载量的KOH/5A分子筛催化剂,将其用于乙醇的醚化反应,考察其催化性能;以共沉淀法制备了镁铝复合金属氧化物催化剂,并通过添加第三种金属离子对其进行改性,制得了一系列改性的复合金属氧化物催化剂;用BET、XRD、FT-IR等方法对催化剂进行表征,结合催化剂在乙氧基化反应中的催化性能,初步探讨了催化机理。在膜反应器中进行乙醇与环氧乙烷的醚化反应,考察反应温度、空速、催化剂用量等反应条件的影响,得出各催化剂在最佳反应条件下的催化活性:反应温度110℃,空速1h-1,催化剂用量2g,以17.6%KOH/5A分子筛为催化剂,目标产物乙二醇乙醚的选择性可以达到88.81%,以镁铝复合氧化物为催化剂,乙二醇乙醚的选择性可以达到82.96%;反应温度110℃,空速1h-1,催化剂用量1.5g,以镁铝镧复合氧化物为催化剂,乙二醇乙醚的选择性可以达到91.56%。初步研究了各种催化剂的寿命,由于膜反应器中,产物与催化剂完全分离,因此,催化剂的重复利用性相当好,重复利用多次而活性不下降。分别以KOH/5A分子筛和镁铝复合金属氧化物为催化剂,比较了膜反应器与釜式反应器的性能,发现在膜反应器中乙二醇乙醚的选择性要明显高于间歇釜式反应器。
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